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Vorlage - 001/2012
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Antrag der Verwaltung
Der Ausschuss für Bildung und Finanzen empfiehlt / Der Kreistag beschließt:
1. Die künftige Wärmeversorgung des Kreisberufsschulzentrums Schwäbisch Gmünd wird durch zwei neue Erdgas-Brennwertkessel, ein Erdgas-Blockheizkraftwerk mit einer elektrischen Leistung von 130 kW sowie eine umweltfreundliche Holzpelletheizung sichergestellt (Variante 4b). Die Gesamtmaßnahme mit einem Investitionsaufwand von 980.000 € wird in zwei Abschnitten realisiert. Der erste Abschnitt umfasst die Installation der Erdgas-Brennwertkessel und des Erdgas-Blockheizkraftwerks sowie die erforderliche Erneuerung der Heizverteilung.
2. Die Investitionskosten für den ersten Abschnitt belaufen sich nach der vorliegenden Kostenschätzung auf 694.000 €. Zur Finanzierung sind im Haushaltsplan 2012 Mittel in Höhe von 550.000 € bereitgestellt bzw. sind für das Blockheizkraftwerk Fördermittel in Höhe von 55.000 € beantragt. Der noch zu finanzierende Restbetrag in Höhe von 89.000 € wird durch nicht mehr benötigte Mittel aus dem Haushaltsjahr 2011 bereitgestellt.
3. Die Verwaltung wird beauftragt, die erforderliche Ausschreibung in Zusammenarbeit mit dem Ingenieurbüro Schuler (Bietigheim-Bissingen) durchzuführen und die Maßnahme so zu gestalten, dass die neue Wärmeversorgung zu Beginn der Heizperiode 2012/2013 in Betrieb genommen werden kann. I. Sachverhalt/Begründung
Die Wärmeversorgung des gesamten Kreisberufsschulzentrums Schwäbisch Gmünd erfolgt bis dato über drei kombinierte Heizöl-/Erdgaskessel, die beinahe 25 Jahre in Betrieb und technisch veraltet sind. Auch die Heiz- und Regelungstechnik entspricht nicht mehr den heutigen Anforderungen an eine effiziente Heizungstechnik. Die Landkreisverwaltung hat nach der Vorberatung im Ausschuss für Bildung und Finanzen in der Kreistagssitzung am 26.07.2011 (Vorlage Nr. 093-1/2011) ausführlich über die geplante Erneuerung der Wärmeversorgung berichtet. Die Gesamtplanung wurde inzwischen durch das Ingenieurbüro Schuler, Bietigheim-Bissingen, erarbeitet und mit der Landkreisverwaltung abgestimmt. Bei dieser Ausarbeitung wurden sämtliche ökologischen wie wirtschaftlichen Gesichtspunkte der neuen Wärmeversorgung geprüft und bewertet. Die dargestellten Varianten stellen allesamt die Wärmeversorgung des beruflichen Schulzentrums sicher.
Die im Rahmen des Konjunkturprogramms II durchgeführte energetische Sanierung beim Kreisberufsschulzentrum Schwäbisch Gmünd bildete die Grundlage für die Untersuchung des Ingenieurbüros Schuler. In der Zeit von Juni 2009 bis Oktober 2010 wurden zunächst die Sheddächer des Werkstattbereiches (Bildmitte) komplett erneuert und mit einer neuen Wärmeschutzverglasung ausgestattet. Die Glasoberlichter des Hauptgebäudes wurden ebenfalls erneuert und energetisch deutlich aufgewertet. Durch die Gesamtmaßnahme verringerte sich der tatsächliche Wärmeverbrauch des Kreisberufsschulzentrums im Jahr 2011 gegenüber dem Vorjahr um 25 %.
Die Entwicklung der Brennstoffpreise wurde ebenfalls einbezogen. Deutlich zu erkennen ist der Preisanstieg bei Holzhackschnitzeln sowie Holzpellets. Nachdem die Preise für Heizöl und Erdgas vor Beginn der internationalen Finanzmarkt- und Wirtschaftskrise auf Rekordwerte angestiegen sind und es daran anschließend zu einem Preisverfall kam, lässt sich bereits wieder eine deutlich ansteigende Tendenz bei diesen fossilen Energieträgern ausmachen. Die weitere Preissteigerung wurde auf Grund von Erfahrungswerten prognostiziert.
Die vom Ingenieurbüro Schuler erarbeitete Konzeption umfasst vier Hauptvarianten. Bei der Erstellung wurden folgende Punkte berücksichtigt:
Die Basis- und Vergleichsvariante 1 umfasst die Installation von zwei Erdgas-Brenn-wertkesseln mit einer Leistung von jeweils 1.000 - 1.200 kWth (= Kilowatt thermisch). Mit der Gesamtleistung von 2.000 - 2.400 kWth ist die Beheizung und Warmwasserversorgung des gesamten Gebäudekomplexes sichergestellt. Diese Gesamtleistung reicht auch aus, um den Wärmebedarf für das geplante Mensagebäude und eine in der Zukunft mögliche Erweiterung des Schulzentrums abzudecken. Die Kosten der Erdgas-Brennwertkessel unterscheiden sich in dieser Anlagenklasse (1.000 - 1.200 kWth je Kessel) kaum.
Für die spätere Realisierung einer Holzheizung (Holzpellet- oder Holzhackschnitzelheizung) ist aus Gründen der Ausfallsicherheit („redundantes System“) immer die gesamte vom Schulzentrum benötigte Heizlast als bereitstehende Anlagenleistung (2.000 - 2.400 kWth) über Erdgas-Brennwertkessel vorzusehen. Beispielsweise können Störungen bei Holzhackschnitzelkesseln mehrere Tage andauern, bis die Herstellerfirma diese vor Ort behoben hat. In dieser Ausfallzeit muss die Wärmeversorgung dennoch gewährleistet sein. Die Erfahrung zeigt, dass bei Erdgas-Brennwertkesseln nahezu keine Ausfälle auftreten und wenn doch, dass diese innerhalb von wenigen Stunden behoben werden können. Die Ausfallsicherheit wird deshalb über die beiden modulierenden Erdgas-Brennwertkessel sichergestellt. Diese können auf verschiedenen Leistungsstufen gefahren werden, weshalb nur an wenigen Spitzenheiztagen pro Jahr die volle Kesselleistung abgerufen werden muss. Der Aufbau dieses redundanten Systems entspricht dem Stand der Technik und wird bei der Realisierung von Holzheizungen stets in dieser Weise praktiziert. Die Erdgas-Brennwertkessel sind deshalb die Grundlage der Wärmeversorgung und die Holzheizung die logische und sinnvolle Ergänzung, mit der sowohl wirtschaftliche Vorteile (günstiger Holzpreis; Unabhängigkeit von der Erdgaspreisentwicklung) als auch ökologischer Nutzen (CO2-Einsparung; Klimafreundlichkeit) erzielt werden.
Die Jahresdauerlinien in den Anlagen 1-4 sind deshalb sehr aussagekräftig und stellen anschaulich die über das Jahr verteilte Heizlast der einzelnen Varianten dar.
II. Darstellung der möglichen Varianten
Insgesamt wurden vier Hauptvarianten erarbeitet, die nachfolgend näher beschrieben werden. Die Grundlage für alle vier Hauptvarianten ist die Installation von zwei neuen Erdgas-Brennwertkesseln sowie die Erneuerung der Heizungsverteilung und Regelungstechnik mit Gesamtkosten von 420.000 €.
Variante 1: Erneuerung der Heiz- und Regeltechnik (Basisvariante)
Bei der Basisvariante werden zwei neue Erdgas-Brennwertkessel mit einer Gesamtleistung von 2.000 - 2.400 kWth betrachtet. Die Festlegung der endgültigen Größenordnung erfolgt im Zuge der Detailplanung und Ausschreibung. Außerdem wird eine Erneuerung der Heizungsverteilung und der Regelungstechnik durchgeführt, um eine effizientere Steuerung der gesamten Anlage zu ermöglichen. Dabei wird durch den Einbau von modernen drehzahlgesteuerten Heizungspumpen sowie deren Einbindung in die Gebäudeleittechnik eine optimale Verteilung der Wärme in den einzelnen Gebäudeteilen des Kreisberufsschulzentrums erreicht. Die neuen drehzahlgesteuerten Umwälzpumpen sind deutlich energieeffizienter als die über 20 Jahre alten Pumpen. Der Stromverbrauch der Heizungsverteilung wird durch die Sanierung deutlich reduziert werden können. Die beiden Erdgas-Brennwertkessel werden ausreichen, um die gesamte vom Schulzentrum benötigte Wärmeenergie bereitzustellen. Dies ist aus der „Jahresdauerlinie“ ersichtlich, bei der die benötigte Heizlast im Jahresverlauf dargestellt wird (Anlage 1).
Es wäre theoretisch möglich, den Wärmebedarf nur über die Erdgas-Brennwertkessel zu decken, wobei weder die Kraft-Wärme-Kopplung noch ein erneuerbarer Energieträger zum Einsatz kommen und eine vollständige Abhängigkeit von der Erdgaspreisentwicklung bestehen würde. Zudem würde diese Variante die höchsten Jahreskosten verursachen (vgl. Anlage 6).
Die Gesamtinvestitionskosten für die Basisvariante, die auch Bestandteil der Varianten 2-4 ist, betragen 420.000 €.
Variante 2: Blockheizkraftwerk
Bei Variante 2 wird zusätzlich ein Erdgas-Blockheizkraftwerk (BHKW) installiert. Ein BHKW erzeugt gleichzeitig Strom und Wärme (Kraft-Wärme-Kopplungsanlage). Der Energieträger Erdgas wird im Vergleich zur ausschließlichen Wärmeerzeugung besonders effizient genutzt. Der erzeugte Strom kann bei der hohen Stromlast des Schulzentrums nahezu vollständig durch Eigenverbrauch genutzt werden (beim „kleineren BHKW“ der Variante 2a wird der erzeugte BHKW-Strom vollständig durch Eigenverbrauch genutzt, beim „größeren BHKW“ der Variante 2b wird ein Eigenverbrauchsanteil von 78 % erreicht).
Bei den Varianten 2-4 wurde jeweils die Installation eines „kleinen“ und „großen“ BHKWs untersucht, um verschiedene Leistungsklassen abbilden zu können.
Die Variante 2a berücksichtigt ein BHKW mit einer Leistung von 50 kWel (= elektrisch) und 100 kWth; Variante 2b ein BHKW mit 130 kWel und 210 kWth.
Das größere BHKW mit einer elektrischen Leistung von 130 kW ist zwar in der Anschaffung teurer, erzielt aber bei den Betriebskosten (vgl. Anlage 6) durch die höhere Stromerzeugung und Eigennutzung (vgl. Strombilanz in Anlage 7) deutliche Kostenvorteile von rund 9.300 € pro Jahr.
Variante 3: Holzhackschnitzelheizung + Blockheizkraftwerk
Die Variante 3 umfasst eine Holzhackschnitzelheizung mit einem 600 kW-Holzkessel. Der Holzkessel würde in der Heizperiode den Großteil der benötigten Wärme im Dauerbetrieb bereitstellen (vgl. Jahresdauerlinie in Anlage 3). Er könnte jedoch nicht im bestehenden Heizraum untergebracht werden, sondern müsste in einem eigenen Funktionsgebäude an den Heizraum angebaut werden. Für die Lagerhaltung der Holzhackschnitzel wäre ein Bodensilo mit Zufahrtsrampe vorzusehen. Weitere technische Einrichtungen wie z. B. Elektrofilter und Abgasanlagen führen zu insgesamt sehr hohen Investitionskosten von 1.551.000 €. Durch das separate Funktionsgebäude wären auch die natürliche Beleuchtung und die Funktionalität der über dem Heizraum liegenden Klassenzimmer beeinträchtigt. Das Heizgebäude stellt zudem einen massiven Eingriff in die vorhandene Grundstückssituation dar, da Fuß- und Zufahrtswege verlegt sowie Parkplatzflächen umgestaltet werden müssten.
Der Holzhackschnitzelkessel mit einer thermischen Leistung von 600 kW ist schwerfälliger als ein Holzpelletkessel, der im Betrieb flexibler an die benötigte Wärmemenge angepasst werden kann. Die gesamte Holzhackschnitzelheizung verursacht zudem einen erheblich größeren Aufwand in der Personalbetreuung. Dieser erhöhte Personalaufwand ergibt sich einerseits aus dem höheren Wartungs- und Betriebsaufwand auf Grund der Störanfälligkeit des Holzhackschnitzelkessels. Auch spielen sicherheitstechnische Aspekte eine Rolle, da beispielsweise Störungen der Förderschnecke im Holzhackschnitzelbunker wegen Erstickungsgefahr immer nur durch zwei Personen beseitigt werden können.
Variante 4: Holzpelletheizung + Blockheizkraftwerk
Die Variante 4 sieht eine Holzpelletheizung vor, bei der der Holzkessel im bestehenden Heizraum untergebracht wird. Da der Wärmeverbrauch in Folge der energetischen Sanierung um rund ein Viertel zurückgegangen ist, kann auch die Holzpelletheizung rund ein Drittel des Wärmebedarfs abdecken (vgl. Jahresdauerlinie in Anlage 4 sowie Deckungsanteile der Wärmeerzeuger in Anlage 7). Im Zusammenspiel mit einem Erdgas-Blockheizkraftwerk und den Erdgas-Brennwertkesseln ergibt sich eine etwas geringere CO2-Einsparung als bei der Holzhackschnitzelheizung (vgl. Anlage 8). Mit den bestehenden Holzpelletheizungen im Landratsamt Haußmannstraße 29 in Schwäbisch Gmünd (seit dem Jahr 2007 in Betrieb) und im Ostalbkreishaus in Aalen (seit 2009) hat die Landkreisverwaltung sehr gute Erfahrungen gemacht. Neben der geringeren Störanfälligkeit spricht auch die flexiblere Anpassung der Heizleistung an den Wärmebedarf für die Holzpelletheizung. Insbesondere liegen auch die Investitionskosten für eine Holzpelletheizung um 571.000 € unter den Kosten einer Holzhackschnitzelheizung.
III. Wirtschaftlichkeitsbetrachtung
Die einmaligen Investitionskosten (vgl. Anlage 5) sind nicht allein ausschlaggebend für die Wahl der sinnvollsten Lösung. Vielmehr sind einerseits die Kapital- und Betriebskosten, andererseits auch die ökologischen Aspekte zu berücksichtigen.
Die Jahreskosten (vgl. Anlage 6) beinhalten sämtliche Aufwendungen und Erträge und ermöglichen einen aussagekräftigen Vergleich der einzelnen Varianten.
Aufwendungen
· Stromkosten (Fremdbezug vom Energieversorgungsunternehmen)
Erträge
IV. Umwelt- und Emissionsbilanz
Neben der Wirtschaftlichkeit einer Investitionsvariante sind auch die Umweltauswirkungen der jeweils eingesetzten Energieträger zu bewerten. Im Fokus steht bei der sog. Emissionsbilanz (vgl. Anlage 8) der Ausstoß des klimaschädlichen Kohlenstoffdioxids (CO2). Über CO2-Emissionsfaktoren wird eine Vergleichbarkeit hergestellt, indem sowohl die eingesetzten Energieträger (Erdgas, Holz) als auch die Stromerzeugung (Kraft-Wärme-Koppkung) bewertet werden.
Bei der Basisvariante 1 wird mit dem eingesetzten Energieträger Erdgas ausschließlich Wärme erzeugt. Daraus resultiert ein Jahresausstoß von 1.554 t CO2. Im Vergleich der Holzheizungen erzielt die Holzhackschnitzelheizung (Variante 3b) mit 37 % die höchste CO2-Einsparung. Die Holzpelletheizung (Variante 4b) erzielt eine CO2-Einsparung von 29 %. Der Energieträger Holz erreicht als erneuerbarer Energieträger nahezu eine Nullemission, da Holz während der Wachstumsphase so viel CO2 aus der Atmosphäre aufnimmt, wie es bei seiner Verbrennung wieder abgibt. Durch die Prozesskette zur Herstellung von Holzhackschnitzeln bzw. Holzpellets ergibt sich allerdings ein geringer Emissionsrestwert.
Nach der Gesamtabwägung der wirtschaftlichen und ökologischen Aspekte schließt sich die Landkreisverwaltung der Einschätzung des Ingenieurbüros Schuler an und empfiehlt die Variante 4b, wobei diese in zwei Abschnitten umgesetzt werden soll.
In einem ersten Abschnitt werden neben der notwendigen Sanierung des Heizverteilers zwei Erdgas-Brennwertkessel sowie ein großes Blockheizkraftwerk (130 kWel) installiert. Die Investitionskosten belaufen sich auf 694.000 €.
In einem zweiten Abschnitt schlägt die Landkreisverwaltung die Realisierung einer Holzpelletheizung vor. Durch den Einsatz des erneuerbaren Energieträgers Holz ergeben sich ökologische wie ökonomische Vorteile. Damit ist eine CO2-Einsparung von 29 % oder 445 t pro Jahr verbunden. Außerdem ergibt sich durch die Nutzung von Holzpellets eine geringere Abhängigkeit von der weltweiten Preisentwicklung am Erdgasmarkt.
Bei der Holzpelletheizung liegt der zusätzliche Investitionsaufwand (286.000 €) um 571.000 € unter dem Investitionsaufwand der Holzhackschnitzelheizung (857.000 €). Die Holzpelletheizung kann zudem ohne massiven Eingriff in die Grundstückssituation durch Integration in den bestehenden Heizraum installiert werden. Außerdem wird durch den Einsatz des erneuerbaren Energieträgers Holz in Form der Holzpellets eine ähnlich hohe CO2-Einsparung wie bei der aufwändigeren Holzhackschnitzelheizung erzielt.
VI. Finanzierung und Folgekosten
Im Haushaltsplan 2012 sind Mittel in Höhe von 550.000 € für die neue Wärmeversorgung des Kreisberufsschulzentrums Schwäbisch Gmünd bereitgestellt. Die Kostenschätzung des Ingenieurbüros Schuler rechnet bei der Realisierung des ersten Abschnitts der Variante 4b mit Investitionskosten in Höhe von 694.000 €.
Finanzierung:
Kosten Erneuerung Erdgas-Brennwertkessel und Heiztechnik 420.000 € Kosten Erdgas-Blockheizkraftwerk (130 kWel) 274.000 €
Gesamtinvestitionskosten (Kostenschätzung) 694.000 €./. bereits bereitgestellt ./. 550.000 €
Zu finanzierender Restbetrag 144.000 €
./. Mögliche Förderung (Klimaschutz-Plus) ./. 55.000 €
Bei Berücksichtigung der Förderung verbleibender Restbetrag 89.000 €
Der noch zu finanzierende Restbetrag in Höhe von 89.000 € wird durch nicht mehr benötigte Mittel aus dem Haushaltsjahr 2011 bereitgestellt. Anlagen
Anlage 1 Kurzübersicht Variante 1 (Erdgaskessel, Heiztechnik) Anlage 2 Kurzübersicht Variante 2 (Blockheizkraftwerk) Anlage 3 Kurzübersicht Variante 3 (Holzhackschnitzelheizung, Blockheizkraftwerk) Anlage 4 Kurzübersicht Variante 4 (Holzpelletheizung, Blockheizkraftwerk) Anlage 5 Investitionskostenvergleich Anlage 6 Jahreskostenvergleich (Durchschnitt 1.-10. Betriebsjahr) Anlage 7 Deckungsanteile Wärmeerzeugung sowie Strombilanz Anlage 8 Emissionsbilanz
Sichtvermerke
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